Математическая модель и субоптимальная оценка параметров сигнала акустической эмиссии в условиях электромагнитных возмущений

• Автор: Гольцев, Артём Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Оглавление
Глава 1. Анализ проблемы повышения точности систем акустикоэмиссионного диагностирования АЭД в условиях электромагнитных возмущений

1.1 Метод АЭ и его преимущества при НК трибосоиряжений.

1.2 Анализ эффективности существующего математического и программного обеспечения метода АЭ

1.2.1 Принципы построения систем АЭД.

1.2.2 Математические подходы к моделированию АЭ и их недостатки.

1.3 Исследование особенностей регистрации сигналов АЭ в условиях электромагнитных возмущений.

1.3.1 Анализ возмущений при регистрации сигналов АЭ

1.3.2 Существующие способы уменьшения помех и их

недостатки.

1.4 Постановка частных задач исследования

1.5 Выводы к Главе 1.
Глава 2. Разработка математической модели сигнала акустической
эмиссии при фрикционном разрушении твердого т.сла.
2.1 Физические принципы построения модели
2.2 Фурьеанализ одиночного импульса АЭ
2.3 Синтез дифференциальных уравнений первичного сигнала АЭ
2.4 Синтез дифференциальных уравнений сигнала АЭ на выходе измерительной системы.
2.5 Выводы к Главе 2.
Глава 3. Разработка методов оптимального оценивания параметров состояния систем АЭД в условиях электромагнитных возмущений.
3.1 Анализ существующих алгоритмов фильтрации сигналов и их ограничений
3.2 Анализ существующих алгоритмов оценивания параметров динамических процессов и их ограничений
3.3 Общее решение задачи оптимального оценивания параметров динамических систем на основе нелинейных вероятностных критериев
3.4 Выводы к Главе 3
Глава 4. Численное моделирование алгоритмов оптимального оценивания параметров сигнала АЭ в условиях электромагнитных возмущений.
4.1 Синтез алгоритма фильтрации сигнала АЭ в условиях электромагнитных возмущен ий
4.2 Численное моделирование алгоритма фильтрации
4.3 Синтез алгоритма субоптимального оценивания параметра интенсивности фрикционного разрушения тврдого тела.
4.4 Численное моделирование алгоритма субоптимального оценивания параметра интенсивности фрикционного разрушения тврдого тела.
4.5 Выводы к Главе 4
Заключение
Список литературы


Предметом исследования служат алгоритмы оптимального оценивания параметров сигналов АЭ при фрикционном разрушении твёрдого тела в условиях электромагнитных возмущений. В качестве методов исследования в работе использованы положения теории вероятностей, кинетической концепции прочности, теории передачи сигналов с применением аппарата гармонического анализа несинусоидальных функций, теории оценивания параметров стохастических процессов с привлечением численных методов решения систем линейных дифференциальных уравнений большой размерности, а также теории матриц. Инструментально-методическим аппаратом для решения поставленных задач послужили пакеты прикладных математических программ «МаШсас! Мар1е». ОАО «РЖД» и сети Интернет. Впервые, на основе Фурье-анализа одиночного импульса АЭ, порождаемого отделением частицы износа, разработана математическая модель сигнала АЭ при фрикционном разрушении твёрдого тела в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ), основным параметром которых является интенсивность разрушения. Для фильтрации полезного (информационного) сигнала АЭ в условиях электромагнитных помех синтезированы уравнения ФКБ сигнала АЭ, и проведено численное моделирование алгоритма фильтрации. Разработан новый метод оптимального оценивания параметров стохастических процессов на основе использования критерия минимума апостериорной плотности вероятности (АПВ) ошибки оценки в заданном интервале. На основе разработанного метода оптимального оценивания параметров синтезирован численный алгоритм оптимального оценивания параметра интенсивности разрушения твёрдого тела по измерениям сигнала АЭ, регистрируемого в условиях электромагнитных возмущений. ФКБ и критерия максимума апостериорной плотности вероятности (АПВ) значений ошибки оценки в заданном интервале. АЭ, регистрируемого в условиях электромагнитных возмущений. АЭ при разрушении твердых тел, учитывающая характерную форму одиночного импульса АЭ. АЭ, регистрируемого в условиях электромагнитных возмущений. Основные научные и практические результаты диссертационной работы обсуждались на научно-практических конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (Санкт-Петербург, г. XIV Всероссийская школа-коллоквиум по стохастическим методам» (Сочи, г. Транспорт-» и «Транспорт-», изложены в печатных работах и используются в разработках ФГУГ1 ПКТБ «Орион» (г. Новочеркасск) и в учебном процессе РГУПС. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Глава 1. Акустическую эмиссию определяют как излучение контролируемым объектом механических упругих волн, вызванное динамической локальной перестройкой его внутренней структуры и акустическое излучение, возникающее при истечении жидкостей и газов из отверстий в сосудах и трубопроводах, а также акустические сигналы, сопровождающие трибологическое взаимодействие тел [, ]. В настоящее время общепризнанным является мнение, что АЭ - явление, сопровождающее практически все физические процессы в твердых телах и на их поверхности, а возможность ее регистрации при протекании большинства процессов определяется лишь чувствительностью используемой аппаратуры. Акустическая эмиссия возникает как в микропроцессах, обусловленных движением мельчайших элементов структуры тел, так и в макропроявлениях, связанных с разрушением агрегатов и конструкций []. Акустико-эмиссионный метод обладает следующими достоинствами. Он относится к пассивным методам НК и не требует внешнего источника колебаний, так как анализирует волны, излучаемые самими трущимися поверхностями. Поэтому сигнал АЭ отображает дефекты, склонные к развитию, тогда как сигналы, возникающие при возбуждении колебаний извне, характерном для таких методов как, например, ультразлуковой или радиационный, отображают и неразвивающиеся дефекты материала. Благодаря наличию корреляции между параметрами процесса разрушения материалов и информативными параметрами сигнала АЭ данный метод позволяет определять тип и степень развития.